原子光谱基本原理

原子光谱的基本原理是当光辐射通过自由原子蒸气时，如果辐射的频率等于原子中电子由基态跃迁到较高能态所需的能量频率，原子就会吸收这些能量，并产生共振吸收。

此时，外层电子由基态跃迁到激发态，当激发态的原子回到较低能态或基态时，会以光的形式释放多余的能量，形成发射光谱，这种光谱不是连续的，而是呈现一系列特定的波长，每种元素的原子都有其特有的光谱，这些光谱被称为特征光谱，通过分析光谱中特征波长谱线的存在与否，可以进行元素的定性和定量分析。

原子吸收光谱工作原理

原子吸收光谱法的原理：蒸汽中待测元素的气态基态原子会吸收从光源发出的被测元素的特征辐射线，具有一定选择性，由辐射减弱的程度求得样品中被测元素的含量。

当辐射通过原子蒸汽，且辐射频率等于原子中电子由基态跃迁到较高能态所需要的能量的频率时，原子从入射辐射中吸收能量，产生共振吸收。
原子吸收光谱是由于电子在原子基态和第一激发态之间跃迁产生的。每一种原子的能级结构均是独特的，故原子有选择性的吸收辐射频率。因此，在所有情况下，均可产生反映该种原子结构特征的原子吸收光谱。

图1 原子吸收光谱法的测量

原子吸收光谱仪使用这些基本原理，并将其应用于实际的定量分析。一个典型的原子吸收光谱仪由四个主要部分组成：光源、雾化系统、单色器和检测系统（图2）。

 
图2   一个典型的原子吸收光谱仪的示意图

原子吸收光谱检测方法：

1、氢化物发生法
氢化物发生法适用于容易产生阴离子的元素，如Se、Sn、Sb、As、Pb、Hg、Ge、Bi等。这些元素一般不采取火焰原子化法检测，而是用硼氢化钠处理，因为硼氢化钠具有还原性，可以将这些元素还原成为阴离子，与硼氢化钠中电离产生的氢离子结合成气态氢化物。
如土壤监测中运用流动注射氢化物原子吸收检测河流中所含的沉积物汞和砷，经过试验后，检出砷限为2ng/L，精密度为1.35%至5.07%，准确度在93.5%至106.0%;检出汞限为2ng/L，精密度为0.96%至5.52%，精准度在93.1%至109.5%。这种方法不仅快速、简便，且准确度和精密度非常高，能更好的测试和分析环境样品。

2、石墨炉原子吸收光谱法
石墨炉原子吸收光谱法是一种用电流加热原子化的分析方法。横向加热石墨炉解决了温度分布不均匀的问题。
石墨炉原子化的出现非常之重要，对于火焰原子化有着较为明显的优越性，与火焰原子化技术对比，灵敏度提高到3到4个数量线，达到了10-12至10-14g的灵敏度，但是石墨炉原子吸收光谱法还是存在一定的局限性:重现性还没有火焰法高，当待测样品比较复杂时，产生的结果会有很大的误差。

3、火焰原子吸收光谱法
目前，火焰原子吸收光谱法还是应用最为广泛的方法。因为其对大多数的元素都适用，而且具有速度快，成本低，操作简单，结果误差不大的优势。
在实验室中，大多采用空气-乙炔火焰，温度约为2300摄氏度，并不能完全融化所有元素，所以在后续的实验中将空气改为了预混合氧，提高氧气的含量来使火焰温度升高。再后来有人提出火焰改为氧化亚氮-乙炔，这种火焰最高温度可达3000摄氏度，能有效解决大多数难融元素的问题。

用原子吸收光谱法进行样品的分析确实是一种简便且易掌握的分析方法，但决不是一种精密度很高的分析方法，其主要原因是原子吸收光谱仪的干扰因素多，如用火焰原子吸收进行分析时，火焰的波动、溶液提升量等；用石墨炉原子吸收进行分析时，石墨管的质量、光谱干扰等因素是不易控制的。